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拟南芥的体内生物发光研究

研究小组

所有的生物,从基本的单细胞生物到复杂的多细胞生物,包括人类,由于地球的自转,都受制于24小时的周期。生物体已经进化出一种特定的生物钟系统,通常被称为昼夜节律时钟,以与这个周期同步。由于生物钟被发现在许多重要的生物功能中起着关键作用,对其潜在调节过程的研究变得越来越有兴趣。

刘实验室间隔拍摄

以拟南芥生物发光时间衰减为例研究生物钟。

生物钟系统可分为三个功能部分:

  • 输入系统:反映外部环境的变化。例如对于植物,光和温度是最重要的输入参数。
  • 第二部分称为中枢振荡器,可以定义为维持生物稳定性的生物昼夜节律系统。
  • 输出系统:通过调节下游基因的功能发挥作用。

刘教授(中国科学院上海生物科学研究院刘实验室),主要从事光调控转录的机理研究和光调控发育的应用研究拟南芥作为一个模式生物。他们还研究光调控转录和生物钟调控转录的分子机制。

研究的焦点

为了进行这方面的研究,刘教授的团队建立了一个完整的生物发光检测系统,可以精确控制光和温度水平,如图1所示。在该系统中,使用Luc蛋白特异性标记的生物发光信号来测量输出信号拟南芥在24孔板中生长。然后用装有商业镜头的高灵敏度相机来记录图像。

生物荧光的设置

图1:刘实验室使用的生物发光检测系统,具有对光和温度的精确控制和高性能CCD成像相机。

两个24孔板的示例图像如图2(a)所示。同时捕获了两组24孔板拟南芥的全生物发光图像。信号的平均值被用来确定感兴趣的特定蛋白质的表达。该实验在6天内每隔1小时进行一次。由此生成的昼夜节律曲线如图2(b)所示。

生物荧光的拟南芥

图2:(a)拟南芥在两组24孔板上的典型生物发光图像;(b)典型的昼夜节律曲线

由于产生的信号水平很低,实验持续时间长,探测器的选择对于有效地进行这种研究是至关重要的。与传统的叶移动分析方法相比,该方法有两个优点(数据可在参考5):

  • 一是信号更准确,可以更准确地计算出昼夜节律曲线中的周期、相位和振幅。这些参数对确定生物系统的生长、代谢和表型分析非常重要。
  • 第二个优点是获得尽可能大的视野,因为最好分析尽可能多的植物,以便在短时间内获得更好的数据准确性。

iKon-M CCD相机被认为是这项工作的理想解决方案。iKon-M具有95% QE的高灵敏度传感器。极低的暗电流意味着噪声层极低。这种组合很重要,因为它意味着可以在这些实验所需的长时间尺度内,在背景噪声中检测到信号。iKon-M的13毫米x 13毫米传感器尺寸与捕获两组24孔板的高分辨率完美匹配,从而有效地收集实验数据。

证明

“iKon-M CCD相机帮助我们更准确、更方便地获取数据。我们还可以使用基于蛋白质相互作用的BiFC和BiLC方法进行其他重要的科学研究。”

-Libang马实验室,刘


所有数据由刘实验室提供。了解更多令人兴奋的研究刘实验室在这里

参考书目

  1. 王飞,高永顺,刘亚文,张鑫,顾星星,马定邦,赵志伟,袁振江,薛宏伟,刘洪涛*。(2019) BES1调控的be1调控拟南芥蓝光信号通路下游的光周期开花。新植物学家。
  2. 张茜,谢智,张睿,徐鹏,刘洪涛,杨洪泉,李来庚*。(2018)在拟南芥中,蓝光通过激活nst1定向转录网络的MYC2/MYC4调节次生细胞壁增厚。植物细胞。
  3. 梁涛,梅珊,石超,杨艳,彭艳,马琳,王芳,李霞,黄霞,尹艳,刘华*。(2018) UVR8与BES1和BIM1相互作用调控拟南芥的转录和光形态建成。细胞发育。44:1-12
  4. 杨艳,梁涛,张磊,邵凯,顾旭,尚锐,石宁,李霞,张鹏,刘华*。(2018) UVR8与WRKY36互作调控拟南芥HY5转录和下胚轴伸长。自然植物。doi:https://doi.org/10.1038/s41477-017-0099-0
  5. 李旭,马定邦,吕辛x,胡欣怡,黄荣峰,梁彤,徐彤达,刘洪涛*。(2016)蓝光和低温调节的COR27和COR28在拟南芥生物钟中的作用,植物细胞,28:2755-2769,DOI:https://doi.org/10.1105/tpc.16.00354

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